`스마트폰 4배` 고화질 디스플레이 개발

울산·대구경북과학기술원 교수팀
차세대 발광물질 패턴화 첫 구현

울산과학기술원은 페로브스카이트를 패터닝해 빨강, 녹색, 파랑 등의 삼원색을 구현하는 초고화질 페로브스카이트 발광소자를 개발했다. UNIST 제공

차세대 태양전지의 광활성층으로 쓰이는 페로브스카이트 발광체를 이용해 사람의 눈으로 보는 것처럼 생생한 영상을 구현하는 고화질 디스플레이가 개발됐다.

VR·AR(가상·증강현실) 등의 해상도를 더 높여 생동감과 몰입감을 높여줄 것으로 기대된다.

울산과학기술원(UNIST) 최문기 교수팀과 양지웅 대구경북과학기술원(DGIST) 교수팀은 페로브스카이트 양자점의 표면 제어를 통해 초고해상도 페로브스카이트 발광소자를 제작했다고 1일 밝혔다.

페로브스카이트는 높은 색순도와 양자효율을 지닌 차세대 발광물질로 주목받는다. 하지만 페로브스카이트 물질 고유의 이온 결합 성질로 인해 공기, 수분, 용매 안정성이 낮아 기존 패터닝 공정을 적용할 경우 광학적·전기적 특성이 떨어지는 한계가 있다.

연구팀은 도장 찍듯이 소재를 깎고 씻는 과정 없이 페로브스카이트의 안정성을 유지하면서 400나노미터(㎚) 선폭의 초고해상도 패턴을 만든 후, 빨강과 녹색, 파랑 등 빛의 삼원색으로 우수한 다색상 화소를 제작했다. 최신 스마트폰 해상도의 4배인 2550ppi의 고해상도 페로브스카이트 패턴화를 처음으로 구현한 것이라고 연구팀은 설명했다.

양지웅 DGIST 교수는 "페로브스카이트 표면에 간단한 방식으로 유기반도체 층을 도입해 패터닝 과정에서 발생할 수 있는 화학적·물리적 결함을 억제했다"며 "이 기술로 형성된 페로브스카이트 발광층은 기존에 보고된 소자보다 훨씬 높은 최대 15.3%의 외부양자효율을 나타낸다"고 설명했다.

연구팀은 이 기술을 기반으로 머리카락 두께 40분의 1 수준인 2.6마이크로미터(㎛) 초박막 봉지구조 안에 LED 소자를 형성해 유연한 웨어러블 기기에 적용할 수 있는 '피부 부착형 페로브스카이트 LED 소자'를 제작했다. 이 소자는 굽힘이나 비틀림에도 잘 견디고, 면도날 두께인 0.25㎜의 곡률 반경에서 안정적으로 구동할 수 있는 기계적·광학적 안정성을 갖췄다.

최문기 UNIST 교수는 "디스플레이의 해상도를 크게 높여 앞으로 스마트 웨어러블 장치에 널리 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스(지난달 27일자)'에 실렸다.이준기기자 bongchu@